(57)【要約】【課題】マグネシアの多孔構造による高い凝集能力を有することを課題とする。【解決手段】マグネシア粉体を主成分とする原料を粘土などの粘結材液中に混ぜ、この粘結液中に発泡ウレタンを浸漬してこの発泡ウレタンにマグネシア粉体と粘結材を付着させた後、この発泡ウレタンを焼成して多孔体６構造とした構成により、上記多孔構造による広い接触面積と、マグネシア粉体による電気的中和と吸着により、高い凝集能力が発揮される。又、マグネシア製凝集材５の複数個を網体又は通水性シートにて包んでなることにより、この凝集材は強化されおよびハンドリングが容易となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシア粉体を主成分とする原料を粘土などの粘結材液中に混ぜ、この粘結液中に発泡ウレタンを浸漬してこの発泡ウレタンにマグネシア粉体と粘結材を付着させた後、この発泡ウレタンを焼成して多孔体構造としたことを特徴とするマグネシア製凝集材。
【請求項２】
上記マグネシア製凝集材の複数個以上を網体又は通水性シートにて包んでなることを徴とする請求項１に記載のマグネシア製凝集材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、汚水処理装置における汚泥の凝集促進を促す凝集材として好適に使用されるマグネシア製凝集材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排水処理設備における凝集剤は、その排水の物性により硫酸アルミニュウム、塩化第二鉄、硫酸第一（二）鉄などの無機凝集剤と高分子凝集剤が用いられている。
市販されている凝集剤の形態は、水溶液、粒状、粉末であり、上記排水処理設備への添加は予め充分なる攪拌・混合を行い、液状にて添加する必要がある。
したがって、攪拌装置や定量供給装置が必要であると共に日常的な作業が伴っている。  排水処理方法には幾つかの方法があるが、有機排水等の処理には微生物を利用した活性汚泥法が多く採用されている。
この場合、前記凝集剤を使用すると、その使用量にもよるが、微生物への悪影響のため、凝集沈殿した汚泥は余剰汚泥として産業廃棄物となる。
理想的な処理は、凝集沈殿槽で凝集沈殿した汚泥（微生物の塊）を曝気槽に戻し、自己酸化させ、余剰汚泥を発生させない方法である。しかし、前記した理由によりほとんどの設備において余剰汚泥を発生させている。
【０００３】
そこで、本願出願人は、上記の余剰汚泥の発生を極力抑えるとともに、初期の装填や取替え時の利便性および水流による破損防止のために、マグネシア製フィルタを使用した新規な排水処理システムを提案した。このシステムは、図５〜６に示すように、凝集沈殿槽３の前段に給送配管を介して曝気槽２を設け、さらに、その前段に給送配管を介してリアクタ１を設け、前記凝集沈殿槽３の排泥口３ａと曝気槽２の入口との間に汚泥返送配管を設けたものである。上記凝集沈殿槽３は、集泥コーン３ｂを形成した凝集沈殿槽３内に、上記曝気水（汚泥水）を上部から導入して下部から流出させるセンタウエル３ｃを配置し、さらに、集泥レーキ３ｄを排泥口３ａの有る槽底と前記センタウエル３ｃとの間に配置し、槽の周壁部に、センタウエル３ｃ外周の集水部３ｅの上澄水を溢流させるトラフ３ｆを設け、トラフ３ｆに処理水出口３ｇを設け、前記ウエル３ｃ内に、マグネシア製フィルタ４を組込んだものである。
このマグネシア製フィルタ４は、マグネシアの粉末を格子状に成形し、焼き固めるなどして作られた成形品、又は、粉末状あるいは粒状のマグネシアを通水性入れ物に詰めたものである。
【０００４】
上記の構成において、汚泥原液をリアクタ１に導入して生物学的処理を行い、次いで、曝気槽２で曝気した廃水をセンタウエル３ｃの上部から流し入れ、同フィルタ３ｃを通過するときに廃水中のコロイド粒子にシュルツハーディーの法則に基づく凝集力を働かせて該粒子を凝集させ、この凝集粒子の沈降、圧密を促進するようにしたものである。
一方、マグネシア（酸化マグネシウム：ＭｇＯ）をｐＨ調整剤として使用することは従来からなされており、そのマグネシアを添加すると沈降速度の速い重質のフロックが形成されることが知られている。
ところが、このマグネシアは、水に対する溶解度が小さく、添加方法や制御方法が難しい。また、反応速度が遅くて反応時間が長くなる、スラッジ発生量が多くなるなどの欠点を有する。
【０００５】
そこで、そのマグネシアをｐＨ調整剤として添加するのではなく、マグネシアによるフィルタ４を形成し、このマグネシア製フィルタ４に曝気水を通し、廃水中のコロイド粒子（その多くは負に荷電している）を反対符号の陽イオン（Ｍｇ2+）を利用して凝集させる。
このマグネシア製フィルタ４による凝集力は、フィルタの目の粗さ、積層枚数などで調整でき、そのフィルタ４に曝気水を通すため、従来のようなマグネシアを薬剤として添加する場合の諸欠点が生じない。
また、このマグネシア製フィルタ４を用いることで、ＢＯＤの酸化、分解の高速化等で小さくなった粒子の凝集分離、沈降圧密が早くなり、活性汚泥法での効率の良い浄化が可能になる。
このように、凝集沈殿槽３内にマグネシア製フィルタ４を組込んだセンタウエル３ｃを設けて曝気水中の浮遊粒子をシュルツハーディの原理で凝集させ沈降させるので、ＢＯＤの高速処理等で細かくなっている粒子も除去率を上げて処理水の清澄度を高めることができる利点がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１０３２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このマグネシア製フィルタ４は、マグネシア粉末の成形品、又は、粉末状あるいは粒状のマグネシアを通水性入れ物に詰めたものであり、このようなフィルタ４を用いると排水との接触面積が大きくとれず、したがって、浄化効率が十分とはいえないという問題がある。
【０００７】
この発明は、前記問題を改良するためになしたものであり、凝集材の多孔体構造による形状効果により、高い凝集能力を有することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、この発明のマグネシア製凝集材は、マグネシア粉体を主成分とする原料を粘土などの粘結材液中に混ぜ、この粘結液中に発泡ウレタンを浸漬してこの発泡ウレタンにマグネシア粉体と粘結材を付着させた後、この発泡ウレタンを焼成して多孔体構造とした構成を採用したことである。これにより、多孔体構造による広い接触面積と、マグネシア粉体による電気的中和と吸着による相乗作用によって高い凝集能力（性能）が得られる。
【０００９】
前記マグネシア製凝集材の複数個を網体又は通水性シートにて包んでなる構成により、この凝集材は強化されおよびそのハンドリングが容易となる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、以上のように、マグネシア粉体を多孔体構造としたことにより、凝集効率が大幅にアップする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を添付の図１〜２に基づいて説明する。
この発明に係るマグネシア製凝集材は、マグネシア粉体を主成分とする原料を粘土などの粘結材液中に混ぜ、この粘結液中に発泡ウレタンを浸漬してこの発泡ウレタンにマグネシア粉体と粘結材を付着させた後、この発泡ウレタンを焼成して多孔体構造としたのである。
【００１２】
すなわち、マグネシア製凝集材５は、発泡ウレタン（軟質ポリウレタン）フォームとして、発泡ウレタンフォームにマグネシア粉体を粘土とともに付着させ、これを焼成することにより、前記発泡ウレタンフォームが消失し、その結果、マグネシア粉体が粘結材で結合された多孔体６構造となるのである。
【００１３】
前記マグネシア製凝集材５の製造法の一例を説明すると、発泡ウレタン（軟質ポリウレタン）フォームを、マグネシア粉体を水で溶かした粘結材（好ましくは粘土）液中に分散することにより作成したマグネシアと粘土の混合液中に浸漬して、この発泡ウレタンフォームにマグネシア粉体および粘土を付着させ、次いで、この混合液中から引き上げ、該発泡ウレタンフォームに付着の液分を乾燥した後、上記発泡ウレタンフォームを所定温度（通常１０００℃〜１８００℃）で焼成すると、発泡ウレタンフォームの炭化除去とともにマグネシア粉体が粘土により焼成されて多孔体６構造の焼成品、すなわち、内部連通空間７による液体通路が形成されたマグネシア製凝集材５が得られる。この凝集材５は円形である。上記粘土は焼成により、多孔体６の形状を保持する粘結機能を発揮する。マグネシア粉体に対する粘土の配合（重量比）は、多孔形状保持のため２０％〜４０％であり、好ましくは３０％である。
このマグネシア製凝集材５は、例えば、多孔体６構造の円形体であり、内部連通空間７が液体の通路を形成する。
【００１４】
マグネシア製凝集材５の内部連通空間７の空孔率を８０％〜９０％の範囲とすることにより、確実に吸着効果が達成され、本発明の目的が良好に達成され得る。
【００１５】
本発明のマグネシア製凝集材５を用いて排水（汚水）処理システムを図３に基づいて説明する。但し、従来例と同一のものは、同一符号を用いる。同図において、凝集沈殿槽３の前段に曝気槽２を設け、さらに、凝集沈殿槽３の集泥コーン３ｂ底部の排泥口３ａと曝気槽２の入口との間に汚泥返送配管を設ける。上記凝集沈殿槽３は、その凝集沈殿槽３内に、上記曝気水（汚泥水）を上部から導入して下部から流出させるセンタウエル３ｃを配置し、さらに、集泥コーン３ｂに近接して集泥レーキ３ｄ配置し、該槽の周壁部に、センタウエル３ｃ外周の集水部３ｅの上澄水を溢流させるトラフ３ｆを設け、さらに、曝気槽２とセンタウエル３ｃとを接続した配管１０の途中に凝集沈殿槽３から独立して収容室１１を介設し、その室１１内に本発明に係るマグネシア製凝集材５を装填したものである。上記曝気槽２の前段に図示省略したリアクタを設けることができる。
なお、１２はストレーナ、１３は流量計および１４はバイパス管である。
【００１６】
上記の構成において、曝気槽２で曝気した汚水を、配管１０を経てマグネシア製凝集材５が収容された収容室１１に流し入れ、この汚水がマグネシア製凝集材５を通過するときに、この汚水中のコロイド粒子にシュルツハーディーの法則による凝集力を働かせてコロイド粒子の凝集を行う。ここで凝集された汚水は配管１０を経て凝集沈殿槽３のセンタウエル３ｃに流入し、この凝集沈殿槽３内で、さらに凝集され、凝集粒子の成長とともに沈降、圧密が促進されるのである。
【００１７】
このマグネシア製凝集材５は多孔構造で、その内部連通空間７は迷路状で広い接触面積を有する液体通路を形成するから、このような液体通路に導入された汚水は、マグネシア粉体に確実に接触しながら移動し、コロイド粒子が効果的に凝集作用を受ける。すなわち、上記汚水は微溶出のＭｇ＋＋イオンによる電気的中和（シュルツハーディー法則）と２(ＯＨ)−イオンによる吸着（架橋）の相乗効果により汚水中のコロイド粒子が凝結／凝集されるのである。さらに、上記迷路状の液体通路内で汚水の微細衝突が繰り返されることにより、フロックが進み効果的な凝集が行われる。
【００１８】
また、マグネシア粉体は水中において自己制御された溶解度を有する。しかも、マグネシア粉体の溶出は微量であるため、マグネシア粉体に汚水を接触通過させるだけで、その働きを発揮し、特別な定量供給装置を必要としない。すなわち、上記マグネシア製凝集材５を、配管１０に介設した収容室１１に装填したため、凝集材添加設備の必要が無い。また、上記収容室１１は独立しているため、既設の凝集沈殿槽にも大きな改造なしに容易に組み込むことができる。
【００１９】
しかも、前記マグネシア粉体が長期の使用により老化した場合は、この（汚水処理用）マグネシア製凝集材５の全体を収容室１１から取り出し、新しいものに取り替えればよく、汚水処理装置に対する脱着も簡単で、容易に交換することができ、取り扱い上非常に簡便であるという利点を有する。
【００２０】
また、上記マグネシア製凝集材５を活性汚泥法による生物汚泥の凝結／凝集に応用する場合、ＭｇＯＨ２の溶解量が小さいので、アルカリとしての生物阻害性は出ない。また、長時間の寿命を有し、日常的な凝集材の添加作業を必要としない。むしろ、ミネラル分としての補給効果があり、汚泥性状を良くする。
【００２１】
また、マグネシア粉体は粘土の焼成に伴う粘結力より多孔構造を保持するため、汚水の通過時にマグネシア粉体の粉化、浮遊が防止できて、清浄化された液体中にマグネシア粉体が混入する恐れもなく、かつチャンネリングも起こらず連続的に操作することができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態では、マグネシア製凝集材５の形状を円形体としたが、これに限らず適宜の形状に形成し得る。また、上記凝集材５の複数個を網体又は通水シートで包んだものとすれば、この凝集材５は強化されおよびハンドリングが容易となる。
【００２３】
本発明のマグネシア凝集材を装填した実験設備を、図４に示すように、実設備に組み込み、その凝集効果の確認を行った。
実験設備への汚泥は、実設備の曝気槽からの一部の抜き取り供給した。汚泥はフェノールの生産過程での排水を用いた。
確認方法は、本発明のマグネシア凝集材を通過する汚泥（通過汚泥）と本発明のマグネシアを通過しない汚泥（非通過汚泥）の２種類の沈降状況をメスシリンダーで行うＳＶテストで比較した結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
この結果、６０分経過後の沈殿槽（実験設備）における沈降量比較では、通過汚泥は１０００目盛より６００目盛で沈降量４００目盛に対して、非通過汚泥は１０００目盛からの沈降量は２９０目盛りであり、通過汚泥（本発明品）は４００／２９０＝１．３８倍と大幅にアップし、高い凝集、沈殿効果が確認された。
一方、同一沈降量までの時間比較では、非通過汚泥が２９０目盛り沈降するのに要した時間が６０分であるのに対し、通過汚泥は４３分であり、４３分／６０分＝７２％であり、約３０％弱の時間短縮が計られた。
【００２６】
また、本発明のマグネシア製凝集材（本発明品）と従来のマグネシア製フィルタ（従来品）との比較をするため、図３に示す廃水処理システムを用い、汚泥供給量などの運転条件を同一にし、一昼夜（１５時間）運転後の凝集沈殿槽水面より汚泥界面までの距離、すなわち界面高さ（H）を測定した結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
この結果、従来品の界面高さ(Ｈ)が１０ｃｍであるのに対して、本発明品のその高さ(Ｈ)は２０ｃｍと大幅に改善されて凝縮、圧密され、高い凝集、沈殿効果が確認された。
【００２９】
前記のように、ＳＶテストにて本発明品の良好な凝集効果が確認できたため、実設備にて本発明品と従来品との比較を行った。前述のごとく実設備においても顕著な差を確認することができた。このことにより、汚泥設備の安定運転、さらには能力増強が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のマグネシア製凝集材の実施形態を示す断面図
【図２】図１の一部拡大断面図
【図３】本発明の廃水処理システムのフローシート
【図４】本発明の実験設備のフローシート
【図５】従来例の廃水処理システムのフローシート
【図６】従来例の凝集沈殿槽を示す断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  リアクタ
２  曝気槽
３  凝集沈殿槽
３ａ  排泥口
３ｂ  集泥コーン
３ｃ  センタウエル
３ｄ  集泥レーキ
３ｅ  集水部
３ｆ  溢流トラフ
３ｇ  処理水出口
４  マグネシア製フィルタ
５  マグネシア製凝集材
６  多孔体
７  内部連通空間
１０  配管
１１  収容室
１２  ストレーナ
１３  流量計
１４  バイパス管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006181497.tif 000008
【図５】
2006181497.tif 000009
【図６】
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